[發明專利]超寬帶連續波生物雷達數據處理方法及系統

在審

• 申請號: 202111269767.0
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114002655A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 何密;粘永健;劉炳文;魏良;張珠
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍醫大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/88
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

1.一種超寬帶連續波生物雷達數據處理方法,其特征在于，包括以下步驟：

持續接收超寬帶連續波生物雷達回波信號；

對N個周期的雷達回波信號進行混頻、濾波和快速傅里葉變換，得到N×M維的距離時間矩陣RT，M為超寬帶連續波生物雷達的距離分辨單元數量；

在距離時間矩陣RT的慢時間方向進行動目標顯示處理,得到動目標顯示處理后的距離時間矩陣RT_MTI；

根據距離時間矩陣RT或動目標顯示處理后的距離時間矩陣RT_MTI得到距離多普勒譜矩陣；

選取距離多普勒譜矩陣中的最優距離單元，對其對應的時序信號進行時頻分析，得到時間多普勒譜；

將該時間多普勒譜用于分類識別任務。

2.根據權利要求1所述的超寬帶連續波生物雷達數據處理方法,其特征在于，距離多普勒譜矩陣獲得步驟為：對距離時間矩陣RT的所有行向量進行高通濾波，然后沿時間維做傅里葉變換，或直接對動目標顯示處理后的距離時間矩陣RT_MTI沿時間維做傅里葉變換，并將傅里葉變換后的零頻點移到頻譜的中間，得到距離多普勒矩陣RD,對距離多普勒矩陣RD進行歸一化，找出距離多普勒矩陣RD的最大值，將距離多普勒矩陣RD的所有元素除以該最大值；對歸一化的距離多普勒矩陣RD取絕對值和對數變換，將得到的矩陣定義為距離多普勒譜矩陣。

3.根據權利要求1所述的超寬帶連續波生物雷達數據處理方法,其特征在于，得到距離多普勒譜矩陣后，先對距離多普勒譜矩陣進行自適應門限動態雜波抑制，然后再選取最優距離單元。

4.根據權利要求3所述的超寬帶連續波生物雷達數據處理方法,其特征在于，距離多普勒譜矩陣進行自適應門限動態雜波抑制步驟為：

A、計算距離多普勒譜矩陣的中值，記為b；定義變換因子d，并賦初值d＝1；

B、計算門限Th3＝b×d，將距離多普勒譜矩陣中小于門限Th3的值設為0，大于或等于門限的值設為1，得到距離多普勒譜矩陣掩模二值矩陣，記為Mask2；

C、計算距離多普勒譜矩陣掩模矩陣Mask2的四個角矩陣的非零元素的個數，分別記為Cn5、Cn6、Cn7、Cn8，計算四個角矩陣的非零元素個數的和，記為CNS2，其中CNS2＝Cn5+Cn6+Cn7+Cn8；

D、在距離多普勒譜矩陣掩模矩陣Mask2上和下分別取兩個條帶，計算距離多普勒譜矩陣掩模矩陣Mask2上下條帶內非零元素的個數，分別記為Cn_up、Cn_down，選取二者中的較小值記為CNM；

E、當CNS2≥Th4且CNM≥Th5時，令d＝d-△d，更新d值，△d是步長，其中Th4為Mask2的四個角矩陣的非零元素個數和的門限值；Th5為Mask2上下條帶內非零元素的個數門限值,為正整數；

F、重復執行步驟B至E，直到CNS2Th4并且CNMTh5終止，得到最終門限Th3＝b×d；將距離多普勒譜矩陣中大于或等于最終門限Th3的值保持原值，小于最終門限Th3的值等于Th3。

5.根據權利要求1至4任一項所述的超寬帶連續波生物雷達數據處理方法,其特征在于，最優距離單元的選取方法為：

對距離多普勒譜矩陣中元素大小進行排序，形成向量X；

設置百分比p，將向量X的變換范圍映射到區間[0,100]，尋找向量X中p對應百分位數的元素，記為x；

將距離多普勒譜矩陣中小于或等于x的元素維持值不變，大于x的元素賦值為x，得到更新的距離多普勒譜矩陣；

對更新后的距離多普勒譜矩陣按照多普勒頻率軸方向求和，得到向量SRD，其大小為1×M，M為距離單元的個數；

計算向量SRD最大值對應的距離單元，將其作為最優距離單元。

6.根據權利要求4所述的超寬帶連續波生物雷達數據處理方法,其特征在于，Mask2的四個角矩陣的大小均為Mask2上下條帶的大小均為

其中，C_M≤k₂M，k₂是小于1的正實數，N_fft和M分別為距離多普勒譜矩陣的行和列。